水稻（Oryza sativa L.）是世界上主要的粮食作物之一。半个世纪以来,水稻育种技术发生了两次绿色革命。第一次绿色革命是水稻的半矮化育种,第二次绿色革命是杂种优势的利用。杂交稻的杂交后代因为发生基因重组,容易造成巨大的变异和超亲优势,进而使水稻的产量得到了大幅度的提升,这对于养活日益增长的世界人口起到十分重要的作用。水稻的不育性及其恢复性是杂交稻生产应用中的基础,也是杂种优势得以利用的核心。大量的实践证明,水稻的杂种优势的趋势为籼粳交＞籼爪交＞粳爪交＞籼籼交＞粳粳交。在实现籼粳亚种间杂种优势利用途径上,主要有“籼不粳恢”和“粳不籼恢”两种途径。目前,鉴于亲和性的问题,“粳不籼恢”比“籼不粳恢”应用更广泛。实践证明,使用“籼不粳恢”组合方法能够有效地提高水稻种子的产量、缩短生育周期、降低制种成本。因此,开展优良籼型新基因源不育系及其保持系的研究对于丰富水稻不育系遗传背景、利用杂种优势、培育水稻新品种都具有战略性的意义。本研究开创性地利用具有籼稻华粳籼74（HJX74）遗传背景且只携带一个来源不同的无功能型恢复基因的单基因恢复系（SGRL）作为保持系,培育了一批表现优异的不育系和保持系材料,取得的的主要研究结果如下:1)HL-CMS籼型不育系的培育。利用具有HJX74籼稻遗传背景（携带rf6）且无功能型恢复基因rf5分别来源于W22、W23和W24的6个rf5-SGRL,与红莲型不育系高红A杂交,经过多年多季节连续回交实现了核置换,育成了4个在HJX74遗传背景下携带红莲型细胞质的籼型不育系。经过3年5季的连续观察考察,均表现出完全败育的表型。2)HL-CMS籼型广亲和保持系的培育。利用来自W22、W23、W24和W27的rf5-SGRL,与HJX74遗传背景中携带特异亲和广亲和基因S5n/Scn的聚合系材料杂交,利用分子标记辅助选择（MAS）技术,把rf5/S5n/Scn聚合在一起,育成8个对粳稻恢复系具有亲和性的HL-CMS籼型广亲和保持聚合系。3)HL-CMS籼型高柱头外露率保持系的培育。利用前人已构建好的高柱头外露率QTL聚合系与来自W22、W23、W24和W27的rf5-SGRL杂交,利用MAS技术,培育了9个高柱头外露率的HL-CMS籼型保持系。农艺性状考察表明,该类型保持系的柱头外露率显著提高,比对照HJX74高出25-47%。4)HL-CMS籼型高柱头外露率不育系的培育。利用3)中培育出来的HL-CMS籼型具有高柱头外露率的保持系作为轮回亲本与1)中培育出来的HL-CMS的籼型不育系杂交回交,培育了6个HL-CMS籼型高柱头外露率不育系。农艺性状考察结果显示,该类型不育系均表现出完全败育的表型且柱头外露率比原始HL-CMS籼型不育系高25-49%。5)DA-CMS新基因源保持系及其不育系的培育。利用来源于W07、W10和W11的rf3-SGRL和来源于W02、W22的rf4-SGRL作为保持系,与本实验室培育的HJX74遗传背景中携带矮败型不育细胞质且不育基因rf3和rf4来源于协青早A（XA）的不育系华协A（HXA）杂交回交,利用MAS技术,把HXA中的rf3、rf4替换成至少有一个来源于rf3-SGRL和rf4-SGRL。培育了13个携带矮败型不育细胞质的新基因源不育系,丰富了不育系的遗传信息。该类型不育系农艺性状考察结果均表现出完全败育的表型,且具有较低的包颈率。6)新基因源保持系与高州野生稻细胞质不育系的测交。利用上述5)中培育的新基因源保持系与携带高州普通野生稻细胞质的不育系G软华A测交,得到了4个细胞质均来源于高州普通野生稻的F1代材料,农艺性状考察结果均表现出完全败育的表型,后续可以继续回交,培育携带高州普通野生稻细胞质的新基因源不育系的F1代。本研究通过利用rf3-SGRL、rf4-SGRL和rf5-SGRL培育了华粳籼74背景的27个不育系和17个保持系,丰富了不育系和保持系的遗传背景,也完善了本实验室水稻“三系”分子设计育种平台。同时,培育出符合生产应用要求的水稻不育系和保持系,为杂交水稻“三系”分子设计育种从理论走向实践提供了范例。